师:同学们,今天我们一起来学习高二年级选择性必修一第三章大气的运动知识体系。根据课标,本节书主要落实选择性必修一模块以下内容要求:一是运用示意图分析风、低压、高压等天气系统,并用简易天气图解释常见天气系统;二是应用示意图说明气压带、风带的分布,并分析气压带风带对气候形成的作用,以及气候对自然地理景观形成的影响。
接下来,我们了解一下大气的运动这一章的内容结构。本章内容围绕大气的运动过程及其对地理环境的影响展开,主要由短时间尺度的天气和长时间尺度的气候两部分组成,具体分为三节。第一节是常见的天气系统,主要涉及锋面系统和高低压系统;第二节是气压带与风带,主要学习气压带和风带的形成过程及季风环流;第三节是气压带和风带对气候的影响,主要讲解气候的形成过程以及气候与自然景观的关系。
首先,我们回顾第一节常见的天气系统的主要内容。在梳理这一节内容之前,我们先从大气状况的时间尺度来了解天气的概念。天气是指一个地区距离地表较近的大气层在短时间内的具体状态,而天气系统是指具有一定气象要素、空间结构特征的大气运动系统。根据大气运动特征,常见的天气系统可分成两大类。
第一类是锋面系统,即冷暖气团相撞形成的锋面和锋线,统称为锋。另一类是气压系统,从气流运动状况来说,也称为气旋和反气旋。同时,根据两类常见天气系统之间的关系,我们可以推演出锋面气旋的形成过程及影响。接下来,根据锋面两侧冷暖气团的移动方向,把锋分为冷锋、暖锋、准静止锋等。
冷锋指冷气团主动向暖气团移动的锋。冷气团前缘插入暖气团下面,使暖气团被迫上升。暖气团在抬升过程中冷却,水汽容易凝结成云和雨。冷锋过境前,该地主要受单一暖气团控制,气温高、气压低、天气晴朗。由于冷气团冷且重,推动暖气团移动速度相对较快,所以冷锋过境时常出现较大的风,云层增厚,并出现雨雪等天气。过境后,主要受单一冷气团控制,气温下降、气压上升、天气转晴。
根据冷锋的移动特点,我们发现冷锋过境时降水强度往往较大,历时较短,降水主要集中在锋后。例如北方夏季的暴雨,冬春季节的大风、沙尘暴、寒潮等,所以有“一场秋雨一场寒”的说法。
暖锋指暖气团主动向冷气团移动的锋。暖气团沿冷气团徐徐爬升,冷却凝结产生云雨。暖锋过境前,主要受单一冷气团控制,气温低、气压高、天气晴朗。由于暖气团暖且轻,推着冷气团移动速度相对较慢,所以暖锋过境时常常造成云层加厚,多形成连续性降水。过境后,主要受单一暖气团控制,气温升高、气压降低、天气转晴。
根据暖锋的移动特点,我们发现暖锋过境时降水强度往往较小,历时较长,降水主要集中在锋前。
准静止锋指冷暖气团势均力敌,或遇地形阻挡,移动缓慢或很少移动的锋。在它的控制下,往往会出现阴雨连绵或持续性降水、有雾的天气。例如,夏初(约6月份),来自海洋的暖湿气流与大陆南下的冷空气在我国长江中下游地区对峙,形成江淮准静止锋,造成该地长达一个多月的梅雨天气。还有冬半年,南下的冷空气被云贵高原山脉层层阻挡,与西南暖湿气流相撞,暖湿空气抬升,锋面在昆明和贵阳之间停滞,形成昆明准静止锋,给贵阳等地带来持续的阴雨天气,所以有“贵阳冬无三日晴”的说法,甚至会出现冻雨。而昆明天气晴朗且气温较高,四季如春,俗称“春城”。
那如何区分这三种锋面系统呢?第一,可以根据气团的运动方向,冷锋是冷气团强,暖气团被迫爬升;暖锋是暖气团强,暖气团主动爬升。第二,从降水区域区分,冷锋降水主要集中在锋后,暖锋降水在锋前,准静止锋不移动,不分锋前锋后,云层都在冷气团上空,因此降水主要集中在冷气团一侧。第三,根据降水特征区分,冷锋往往造成降水强度大、历时短;暖锋造成连续性降水;准静止锋带来阴雨连绵的天气。
接下来,我们梳理气压系统。在等压线分布图上,凡等压线闭合,中间气压低于四周气压的区域,称为低压,从气流运动状况也称为气旋。由于受到水平气压梯度力和地转偏向力的影响,在水平方向上,北半球的低压中心是逆时针辐合的。在垂直方向上,低压中心形成上升气流,空气上升过程中温度降低,水汽遇冷凝结形成云雨。所以受低压控制的地区常常出现阴雨天气。最典型的案例就是夏秋季节影响我国东南沿海的热带气旋,当风速达到12级及以上,就被称为台风。
相反,在等压线分布图上,等压线闭合,中间气压高于四周气压的区域,称为高压,从气流运动状况也称为反气旋。由于受到水平气压梯度力和地转偏向力的影响,在水平方向上,北半球的高压中心是顺时针辐散的,在垂直方向上,高压中心形成下沉气流。空气下沉过程中温度升高,水汽不易凝结,所以受高压控制时常常出现晴朗的天气。例如我国长江流域七八月份的伏旱天气,就是受副热带高压控制形成的。
对比低压和高压,我们可以从气压分布状况、气流运动特点和天气状况来区分,它们表现出来的特点恰恰相反。
近地面气旋一般与锋面联系在一起,形成锋面气旋。原因是气旋在辐合过程中,冷暖气团会在低压槽发生碰撞而形成锋面系统。例如,北半球的低压中心受水平气压梯度力和地转偏向力影响,气流会逆时针辐合。在低压中心西侧的低压槽,由于逆时针辐合,南下的冷气团比北上的暖气团强,因此形成冷锋;反过来,在低压中心东侧的低压槽则形成暖锋面。气旋多发于中高纬度地区,因此也被称为温带气旋。
归纳完常见的天气系统,接下来我们梳理第二节的内容。
气压带和风带作为气候形成的关键条件,主要涉及抽象的地理原理,难度较大。因此,我们将应用示意图、模式图、分布图等,充分将抽象原理形象化、直观化,从假设理想条件到现实情况推演,帮助大家更好地理解和运用。本节内容主要从气压带和风带的形成与海陆分布对气压带、风带的影响两方面展开。
提起大气运动,我们从最简单的热力环流讲起。在局部地区,由于太阳辐射和下垫面性质的差异,造成近地面地区冷热不均,大气做垂直运动。同一水平面出现气压差,气体由高压流向低压做水平运动,形成热力环流,最终形成风,例如山谷风、海陆风等。但对于全球性有规律的大气运动,也就是大气环流来说,大气运动非常复杂。因此我们做了三个假设:一是地球不自转,没有地转偏向力;二是太阳直射赤道;三是地表是均质的。在这理想条件下,应用热力环流原理,可知地球的大气运动是单圈环流。
接下来,我们去掉假设条件一,地球发生自转,就会产生地转偏向力。结合大气水平运动原理,可知地球大气运动由单圈环流演变成三圈环流模式。这时地球表面出现了7个气压带和6个风带。
